钢筋混凝土双向梁板结构设计

钢筋混凝土双向梁板结构设计1、了解单向板和双向板肋形楼盖的荷载传递路线及其计算简图的确定；通过板和次梁的计算，熟练掌握单向板和次梁按考虑塑性内力重分布计算方法和双向板按弹性理论的内力计算方法。2、通过主梁的计算，掌握主梁按弹性理论分析内力的计算方法和内力包络图及材料抵抗弯矩图的绘制方法。3、正确理解和应用我国现行有关设计规范和规程，了解并熟悉梁板的有关构造要求。学会绘制钢筋材料表，掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式和制图标准的规定，训练学生手工和计算机绘图的基本技能。二．设计资料某三层地下综合体民用建筑的负二层平面如图所示，柱网尺及楼面构造做法等设计资料如下：1、楼面活载标准值为qk＝7.5kN/m2，楼面面层采用大理石贴面，其自重gk1＝1.16kN/m2，板底和梁表面均采用20mm厚水泥砂浆粉刷，其自重为20kN/m3。2、梁板均采用强度等级为C25的混凝土，主梁和次梁的纵向受力钢筋为HRB335级钢筋，其余均采用HPB235级钢筋。3、板伸入墙内120mm，次梁伸入墙内240mm，主梁伸入墙内370mm；钢筋砼柱截面尺寸为350mm×350mm。4、参考资料（1）《混凝土结构》上、中册，东南大学，同济大学，天津大学合编。（2）《砌体结构》施楚贤主编；混凝土结构设计规范GB50010-2002。（3）建筑结构制图标准GB/T50105-2001。（4）砌体结构设计规范GB50003-2001。（5）建筑结构荷载规范GB50009-2001。（6）混凝土结构设计规范GB50010-2002.。三．设计内容和要求1、合理地确定楼盖结构类型，进行楼盖结构平面布置。2、单向板和次梁按考虑塑性内力重分布方法计算内力；双向板按弹性理论计算内力；主梁按弹性理论计算内力，绘制出弯矩包络图和剪力包络图。3、绘制下列结构施工图（可用一张1#图或用两张2#图）。（1）负二层楼面结构平面布置图（标注墙、柱定位轴线编号和梁、柱定位尺寸及构件编号）。（2）楼面板的模板图及配筋平面图（标注板厚、钢筋的直径、间距、编号及定位尺寸）。（3）次梁的模板图及配筋图，（标注次梁截面尺寸、梁底标高、钢筋的直径、根数、编号及定位尺寸）。（4）主梁的材料抵抗弯矩图，模板图及配筋图（按同一比例绘出主梁的弯矩包络图和材料抵抗弯矩图，标注主梁截面尺寸、梁底标高、钢筋的直径、根数、编号及定位尺寸）。（5）列出主梁的钢筋材料表，写出有关设计说明，如混凝土强度等级、钢筋级别、混凝土保护层厚度等。4、编写设计计算书一本。四、设计计算（一）、楼盖的平面布置本次设计对象为双向板肋梁楼盖，其柱网尺寸为6.0m×６.0m。故可以仅沿横向和纵向分别布置主梁，而不进行次梁的布置。因此，可以确定主梁跨度为6.0m，板的跨度为6.0m。楼盖结构平面布置如附图一所示。本设计中为连续板，故板厚h≥80mm，且h≥取h=150mm。主梁的截面高度应满足h=l~=~=（400~600）mm，取h=600mm，截面宽度取b=300mm。（二）、按弹性理论板的设计11l01（×6000=120mm），可50501、荷载板的恒荷载标准值：大理石贴面1.16kN/m2150mm钢筋混凝土板0.15×25=3.75kN/m220mm厚水泥砂浆粉刷0.02×20=0.40kN/m2小计5.31kN/m2板的活载标准值7.5kN/m2恒荷载分项系数取1.2；民用建筑楼盖，活载分项系数取1.4，于是板的：恒荷载设计值：g=5.31×1.2=6.372kN/m2活荷载设计值q=7.5×1.4=10.5kN/m210.5qg+=6.372+2=11.622kN/m2210.5q=2=5.25kN/m22g+q=6.372+10.5=16.872kN/m22、计算跨度内跨：l0=lc=6000mm（轴线间距离）边跨：l0=lc－120＋150150＝6000－120+=5955mm22各区格板的计算跨度列于表一中，沿同一方向相邻跨度的比值l0min/lomax>0.75，满足多跨连续双向板的计算要求。3、弯矩计算跨中最大弯矩为当内支座固定是在g+作用下的跨中弯矩值，与内支座铰支是在作用下的跨中弯矩值之和。本设计计算时混凝土的泊松比取0.2；q2q2支座最大负弯矩为当内支座固定是g+q作用下的支座弯矩。根据不同的支承情况，整个楼盖可以分为B1、B2、B3三种区格板，以1米宽板带作为计算单元。B1区格板：l01=1查附录7中的附表可得：02m1=(0.0176+0.2×0.0176)×11.622×6.02+(0.0368+0.2×0.0368)×5.25×6.02=17.183kN·mm2=m1=17.183kN·mm1'm1"=－0.0513×16.872×6.02=－31.159kN·m'"mm2m2m1'－31.159kN·对边区格板的简支边取m'或m"=0。各区格板分别算得弯矩值列于表一。按弹性理论计算的弯矩值表一4.截面设计截面有效高度：假定选用Φ10的钢筋，则l01方向的跨中截面的h01=130mm，l02方向跨中截面的h02=120mm，支座截面的h0=130mm。截面设计用的弯矩：楼盖周边未设圈梁；将区格B1-B1跨中弯矩及B1-B1支座折减20%，其余均不折减，为便于计算，近似取γ=0.95,As=筋计算结果及实际配筋列出表二按弹性理论设计的截面配筋表二）m。截面配0.95h0fy验算截面配筋率：ρmin=561fthAsmin=×100%=0.432%＞h0=0.34%1000×130fybh0150h＞0.2%=0.25%120h0故截面不少筋640.506×101616mmaxs=0.208522×11.9×1000×1301561.8fcbh021.01.014.310001286ζb=0.61410.2365<0.228b0.55故不超筋综上,截面配筋满足要求。5、绘制板的配筋施工图，见附图二（三）、按弹性理论主梁的设计1、荷载恒荷载设计值：主梁自重0.3×(0.60－0.15)×25×1.2=4.05kN/m粉刷层0.02×(0.60－0.15)×2×20×1.2=0.432kN/m小计4.482kN/m板传来的恒荷载2×活载设计值板传来的活荷载2×2、计算跨度及计算简图主梁端部支承在墙上，支承长度为370mm，中间支承在350mm×350mm的混凝土柱上，主梁按连续梁计算。其计算跨度：3501205705mm23503703506023mmln16065mml011.025ln1226.0=63kN/m26.0=38.232kN/m2边跨：ln16000故取边跨l01=6023mm中跨：l01=6000mm主梁的计算简图见下图三。因跨度相差不超过10%，故可利用《钢筋混凝土结构》中册附录6中的附表计算内力。图三主梁的计算简图3、内力设计值及包络图①弯矩设计值弯矩M=k1g1l2+k2g2l2+k3ql2式中k1、k2、k3由《混凝土结构》中册附录6附表6-2和附表6-3相应栏内查得。不同荷载组合下各截面的弯矩计算结果见表三、表五。②剪力设计值剪力V=k4g1l+k5g2l+k6ql式中k4、k6、k6由《混凝土结构》中册附录6附表6-2和附表6-3相应栏内查得。不同荷载组合下各截面的弯矩计算结果见表四、表六。4、承载力验算C25混凝土，11.0，fc=11.9N/mm2，ft=1.27N/mm2，b=0.55；纵向钢筋采用HRB335，fy=300N/mm2，箍筋采用HPB235，fyv=210N/mm2。①正截面受弯承载力计算（三跨主梁）跨内按T形截面计算，因150150/565=0.265＞0.1，翼缘计算宽度按5150l6.02.0m和b+Sn=300+6000-350=5950mm=5.95m中较小值确定，取b'f=2.0m。33bB支座的弯矩设计值MBMBmaxV0-269.439－28.926=240.513kN•m其中，2h'fV011111111(qg1)lg2l38.232)6.0×6.0+4.482×6.0189kN×101.232××6=165.294，222222222V00.35b18933.08kN=28.926kN222纵向受力钢筋除支座B处截面为二排外，都为一排，跨内截面经判别都属于第一类T形截面，正截面受弯承载力过程列于表七。验算截面配筋：ρmin=402fth1.27600Asmin=300×565=0.237%＞fyh0300565%=0.202%bh0600h=0565=0.212%h0＞0.2%故截面不少筋，max17801.27fcAsmax1.00.550.0262=1.12%＜b1b=2.32%300×530300fy300bh0300480故截面不超筋。②正截面受弯承载力计算（五跨主梁）跨内按T形截面计算，同三跨主梁，取b'f=2.0m，V0B支座的弯矩设计值：MBMBmaxV0b2b0.3528.926kN189，33.08kN22==289.52kN•mC支座的弯矩设计值：MCMCmaxV0b2=280.94－33.08=247.80kN•m纵向受力钢筋除B、C、D支座截面为二排外，都为一排，跨内截面经判别都属于第一类T形截面，正截面受弯承载力计算过程列于表八③斜截面受剪承载力计算（三跨主梁）验算截面尺寸：480150330mmhwh0hf530-150=380hw3801.1＜4，属厚腹梁，截面尺寸按下式验算：因=1.27b300300'0.25cfcbh00.25